CN111893909B - 一种易维修通风型声屏障 - Google Patents

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Abstract

本发明涉一种易维修通风型声屏障，包括复合通风单元板和设置在复合通风单元板顶端的顶端降噪板，其中，所述复合通风单元板包含金属骨架和安装在所述金属骨架上的活动式降噪板、嵌入式降噪板及透明板；所述活动式降噪板、嵌入式降噪板面向声源方向的表面设置有百叶孔，所述顶端降噪板面向声源方向的表面经过拉毛处理。通风的主要原理是：活动式降噪板的转轴偏心设置，在横风作用下，会产生偏载，使降噪板绕轴转动，当降噪板的受风面积和重量一定时，降噪板的偏转角度会随着风速的改变而改变，使通风卸载通道会不同程度的开启，实现通风卸载的目的。此外，活动式降噪板和嵌入式降噪板均可从该声屏障上拆卸下来，实现了易维修的目的。

Description

一种易维修通风型声屏障
技术领域
本发明涉及吸隔声声屏障技术领域，特别涉及一种易维修通风型声屏障。
背景技术
近年来随着我国经济水平不断提升，全国各地的各类交通基础设施蓬勃发展并日趋完善。截止2019年底，我国31个省(自治区、直辖市)中已有29个开通了地铁(呼和浩特、太原在建)，许多非省会的城市也即将进入地铁时代。虽然为人们的出行提供了便利，但随之而来的噪声问题也愈来愈突出，在一些地区，甚至出现了交通基础设施“便民也扰民”的现象。因此，解决噪声污染问题迫在眉睫。
目前，解决交通噪声污染问题最行之有效的方法就是在道路和铁路线路两旁安装声屏障。但是，对于高架线路而言，由于其距离地面较高，风荷载的作用不容忽略，尤其是横风，若安装传统的无通风卸载功能的声屏障，则不仅会影响声屏障的使用寿命，而且会增大桥梁所承受的荷载，不利于桥梁保持自身稳定性，危害行车安全。我国东南沿海地区经济高度发达，城市高架桥建设迅速，相应地对声屏障的需求量也愈来愈多，然而在每年的5-12月份这些地区都会面临台风的威胁，因此需要研发一种通风型声屏障。
虽然，目前国内已经有一些学者和团队开发出了通风型声屏障，但是这些声屏障要么是全封闭结构，体积巨大，会占据大量的空间；要么是装置复杂，含有各类感应系统，可靠性低，成本高。因此，发明一种结构简单、造价低廉、可靠性高且易于维护的通风型声屏障是很有必要的。
发明内容
本发明旨在提出一种解决上述问题的声屏障，具体而言，本发明提供一种易维修通风型声屏障，其特征在于：包括复合通风单元板和设置在复合通风单元板顶端的顶端降噪板，其中，所述复合通风单元板包含金属骨架和安装在所述金属骨架上的活动式降噪板、嵌入式降噪板及透明板；所述活动式降噪板、嵌入式降噪板面向声源方向的表面设置有百叶孔，所述顶端降噪板面向声源方向的表面经过拉毛处理。
在一个方案中，所述活动式降噪板包括第一面板、第一背板和套管，其中，第一面板和第一背板可卡接扣合在一起，在其内形成有第一空腔；所述套管设置在第一面板和第一背板之间，并沿着面板的纵长方向延伸。
在一个方案中，第一面板和第一背板其中之一上设置有第一卡件，另一个上设置有第一卡槽，通过第一卡件和第一卡槽的扣合实现了对于第一面板和第一背板的定位和连接。
在一个方案中，所述第一面板和第一背板上设置有套管连接片，用于连接固定套管。
在一个方案中，所述套管为两片截面为半圆形的长条片组合而成，每个半圆形的长条片分别与所述第一面板和第一背板中的一个通过套管连接片固定连接。
在一个方案中，所述第一面板和第一背板通过螺栓紧固连接。
在一个方案中，在第一空腔的内部填充有吸声材料。
在一个方案中，所述套管的位置为向下偏离活动式降噪板的中心。
在一个方案中，所述嵌入式降噪板包含了第二面板、第二背板和吸声柱，所述第二面板和第二背板扣合在一起，并在内部形成第二空腔，在所述的第二空腔内等间距设置多组吸声柱。
在一个方案中，顶端降噪板包含第三面板、第三背板和楔形底座，其中，所述第三面板和第三背板扣合在一起，其内部形成有和第三空腔；所述第三面板和第三背板安装在所述楔形底座上，所述楔形底座固定在金属骨架的顶端。
本发明的活动式降噪板和嵌入式降噪板均可进行拆卸，便于进行养护维修工作。由于采用直立式屏体且无复杂的操作系统，本发明构造简单、可靠性强，可批量生产且成本相对较低：通风结构的工作动力来源于风荷载和活动式降噪板的自重，风荷载可驱动降噪板转动，自重可使降噪板复位闭合，且转动角度可由风荷载和降噪板的自重计算得出，减载率可以得到保证；通过改变降噪板的自重和转轴偏离降噪板的中心的距离可获得不同的转动角度，进而达到不同的减载率，故本发明的适用性较广。
附图说明
图1为整体结构正视图；
图2为整体结构后视及侧视图，其中A为后视图；B为侧视图；
图3为活动式降噪板视图，其中A为正视图；B为后视图；
图4为活动式降噪板侧面视图；其中A为侧剖视图；B为拆分视图；
图5为嵌入式降噪板示意图，其中A为主剖视图；B为侧剖视图；
图6为该声屏障受风工作示意图；
图7为顶端降噪板侧视图。
图中：1-复合通风单元板；2-顶端降噪板；3-金属骨架；4-活动式降噪板；5-嵌入式降噪板；6-透明板；7-拉环；8-百叶孔；9-螺栓；10-第二卡槽；11-第二卡件；12-接地板；13-接地螺栓；14-第一面板；15-第一背板；16-转轴；17-套管；18-套管连接片；19-配重块；20-第一卡件；21-第一卡槽；22-螺栓孔；23-第一空腔；24-第二面板；25-第二背板；26-吸声柱；27-第二空腔；28-限位方槽；29-第三面板；30-第三背板；31-楔形底座；32-第三空腔。
具体实施方式
为了使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。文中涉及的一些专业术语和技术用语与本申请所属技术领域的一般从业人员所理解的意义相同。
需要说明的是，下述实施例中的数量词，如“第一、第二、第三、I、II、III”等词仅仅只是为了区分同一类结构在声屏障的不同部位，而并非该结构在声屏障中的地位。
如图1-7所示，本发明的一种易维修通风型声屏障，包括复合通风单元板1和设置在复合通风单元板1顶端的顶端降噪板2。其中，复合通风单元板1为组合式结构，具有通风作用。
优选地，如图1所示，复合通风单元板1包含金属骨架3(例如，铝合金骨架)和安装在所述金属骨架3上的活动式降噪板4、嵌入式降噪板5和透明板6。
其中，所述透明板6位于该单元板的中部，透明板6上部和下部各自交错布置一定数量的活动式降噪板4和嵌入式降噪板5。例如，透明板6上部和下部均交错布置有两块活动式降噪板4和嵌入式降噪板5，即第一、三、五、七层为活动式降噪板4，第二、四、六、八层为嵌入式降噪板5。
优选地，如图3和4所示，活动式降噪板4包含了第一面板14、第一背板15和套管17。其中，第一面板14和第一背板15可卡接扣合在一起，在其内形成有第一空腔23。所述套管17设置在第一面板14和第一背板15之间，并沿着面板的纵长方向延伸(图3左右方向)。
在一个方案中，第一面板14和第一背板15其中之一上设置有第一卡件20，另一个上设置有第一卡槽21。通过第一卡件20和第一卡槽21的扣合实现了对于第一面板14和第一背板15的定位和连接。在一个方案中，所述第一卡件20具有弹性，插入第一卡槽21后，在弹性力作用下实现了紧固作用。
在一个方案中，所述第一面板14和第一背板15上设置有套管连接片18，用于连接固定套管17。
在一个方案中，所述套管17为两片截面为半圆形的长条片组合而成。每个半圆形的长条片分别与所述第一面板14和第一背板15中的一个通过套管连接片18固定连接。优选地，所述套管17和套管连接片18为金属结构，采用焊接连接固定。
在一个方案中，所述第一面板14和第一背板15通过螺栓9紧固连接。这样相比于单纯扣合的方式更加牢固。在一个方案中，所述螺栓9优选为六角螺栓9。所述螺栓9的数量优选为四套，从四个角将所述第一面板14和第一背板15连接固定。在一个方案中，在第一面板14和第一背板15上设置有螺栓孔22，用于所述螺栓9拧入，以实现对于第一面板14和第一背板15的固定连接。
在一个方案中，通过在套管17中穿设转轴16将活动式降噪板4活动连接在金属骨架3上。仅需拧开螺栓9就可将降噪板从声屏障上拆卸下来，便于进行维修和更换
在一个方案中，所述第一面板14表面设有百叶孔8，百叶孔8允许噪声进入降噪板内，但又防止雨水直接渗入结构内部而影响消声性能。
在一个方案中，第一空腔23内部填充有吸声材料，可采用玻璃棉、矿棉、岩棉等。
在一个方案中，所述套管17的位置向下偏离活动式降噪板4的中心。由于转轴16向下偏离活动式降噪板4的中心，在横风作用下，转轴16上下部分的活动式降噪板4板面所受到的风压不同，会形成偏载使活动式降噪板4绕转轴16转动。
在一个方案中，活动式降噪板4的顶端呈尖劈状，具体地，第一面板14和第一背板12的顶端都为三角形。这样的结构便于集中风压力以顺利推开降噪板形成卸载通道。
在一个方案中，所述活动式降噪板4的第一空腔23内还设置有配重块19，所述配重块19位于所述转轴16的下方。这样可以方便调节降噪板的重量，进而可调节降噪板的偏转幅度。
具体配重重量的选择基于如下原理进行：
在不同的风速和风压条件下，降噪板会产生不同角度的偏转，根据力的合成原理，偏转角度可近似采用下式计算：
Figure BDA0002569188440000051
式中，θ为降噪板在横风作用下偏转角度，即偏转后位置与起始垂直位置的夹角，单位：°；v为风速，单位：m/s；S上为降噪板转轴以上部分的受风面积，单位：m2；S下为降噪板转轴以下部分的受风面积；S上+S下为单块降噪板单侧受风总面积；m为降噪板加上配重的质量，单位：kg；g为重力加速度，取9.8N/kg。
同样，根据不同的风速和风压条件下，需要的偏转角度，可以通过选择配重来调整降噪板与配重的整体重量。
在一个优选方案中，每块降噪板加上配重的总质量为2kg；S上＝0.35m2，S下＝0.15m2；当风速从0增至24m/s时，降噪板的产生的偏转角度见下表1。
表1 0～24m/s不同风速下，活动式降噪板的偏转角度
Figure BDA0002569188440000052
Figure BDA0002569188440000061
优选地，如图6所示，该声屏障受风工作示意图：左为背面受风；右为正面受风。在实现通风的同时，也保证吸隔声效果。
优选地，如图5所示，嵌入式降噪板5包含了第二面板24、第二背板25、吸声柱26。
所述嵌入式降噪板5布置于金属骨架3上的限位方槽28内，其具有稳定的吸隔声作用。
其中，所述第二面板24和第二背板25扣合在一起，并在内部形成第二空腔27。在所述的第二空腔27内等间距设置多组吸声柱26，图中示例性展示了9组。所述吸声柱26包括外壳和多孔填充物，相邻吸声柱26的相对面为对称倾斜面，使得相邻吸声柱26之间的空腔为锥形结构。试验发现，采用这样的方案，吸声效果非常好。
在一个方案中，所述的第二面板24表面设有拉环7和百叶孔8，拉环7用于降噪板的取出，方便进行维修更换工作。
其中，所述百叶孔8设置在第二面板24与第二空腔27的接触面。所述吸声柱26的外壳与第二背板25的接触面设有凸榫，第二背板25的对应位置设置有凹槽，所述凸榫与凹槽配合使得所述吸声柱26可固定到第二背板25上。
所述填多孔填充物优选为玻璃棉、矿棉、岩棉等无机纤维材料。
优选地，如图7所示，顶端降噪板2包含第三面板29、第三背板30和楔形底座31。
所述第三面板29和第三背板30扣合在一起，其内部形成有和第三空腔32。
所述第三面板29和第三背板30安装在所述楔形底座31上，所述楔形底座31固定在金属骨架3的顶端。
在一个方案中，所述第三面板29表面进行拉毛处理，可使噪声发生漫反射，减弱声波的绕射能量。在一个方案中，楔形底座31进行了加厚处理，以增大其强度。
优选地，透明板6为亚克力透明板，不仅能提供一定的视野，而且隔声效果不错。
优选地，复合通风单元板1的顶部设有楔形凹槽可与顶端降噪板2底部的楔形底座31铆接，进而形成一块完整的声屏障单元板。
优选地，复合通风单元板1的底部前后面分别焊接有三组接地板12，并由接地螺栓13固定到桥梁等结构物上，以保持声屏障的侧向稳定性。
优选地，复合通风单元板1的左右侧面分别设有三组第二卡槽10与第二卡件11，卡槽与卡件均为矩形构造，可与相邻声屏障单元板进行拼接，维持声屏障的纵向稳定性。
需要说明的是，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种易维修通风型声屏障，其特征在于：包括复合通风单元板和设置在复合通风单元板顶端的顶端降噪板，其中，所述复合通风单元板包含金属骨架和安装在所述金属骨架上的活动式降噪板、嵌入式降噪板及透明板；所述活动式降噪板、嵌入式降噪板面向声源方向的表面设置有百叶孔，所述顶端降噪板面向声源方向的表面经过拉毛处理；
所述活动式降噪板包括第一面板、第一背板和套管，其中，第一面板和第一背板可卡接扣合在一起，在其内形成有第一空腔；所述套管设置在第一面板和第一背板之间，并沿着面板的纵长方向延伸；第一面板和第一背板其中之一上设置有第一卡件，另一个上设置有第一卡槽，通过第一卡件和第一卡槽的扣合实现了对于第一面板和第一背板的定位和连接；
所述套管的位置为向下偏离活动式降噪板的中心；通过在套管中穿设转轴将活动式降噪板活动连接在金属骨架上；在横风作用下，转轴上下部分的活动式降噪板板面所受到的风压不同，形成偏载使活动式降噪板绕转轴转动；所述活动式降噪板的第一空腔内还设置有配重块，所述配重块位于所述转轴的下方，这样可方便调节降噪板的重量，进而可调节降噪板的偏转幅度；
顶端降噪板包含第三面板、第三背板和楔形底座，其中，所述第三面板和第三背板扣合在一起，其内部形成有第三空腔；所述第三面板和第三背板安装在所述楔形底座上，所述楔形底座固定在金属骨架的顶端；
其中，所述通过调节降噪板的重量，进而可调节降噪板的偏转角度，通过如下公式实现：
Figure FDA0003668636750000011
式中，θ为降噪板在横风作用下偏转角度，即偏转后位置与起始垂直位置的夹角，单位：°；v为风速，单位：m/s；S上为降噪板转轴以上部分的受风面积，单位：m2；S下为降噪板转轴以下部分的受风面积；S上+S下为单块降噪板单侧受风总面积；m为降噪板加上配重的质量，单位：kg；g为重力加速度，取9.8N/kg；
其中，通过选择配重来调整降噪板加上配重的整体重量。
2.根据权利要求1所述的易维修通风型声屏障，其特征在于：所述第一面板和第一背板上设置有套管连接片，用于连接固定套管。
3.根据权利要求2所述的易维修通风型声屏障，其特征在于：所述套管为两片截面为半圆形的长条片组合而成，每个半圆形的长条片分别与所述第一面板和第一背板中的一个通过套管连接片固定连接。
4.根据权利要求3所述的易维修通风型声屏障，其特征在于：所述第一面板和第一背板通过螺栓紧固连接。
5.根据权利要求1-4任一项所述的易维修通风型声屏障，其特征在于：在第一空腔的内部填充有吸声材料。
6.根据权利要求1-4任一项所述的易维修通风型声屏障，其特征在于：所述嵌入式降噪板包含了第二面板、第二背板和吸声柱，所述第二面板和第二背板扣合在一起，并在内部形成第二空腔，在所述的第二空腔内等间距设置多组吸声柱。
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